CN111256161A - 一种烟气取水脱白装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气取水脱白装置，包括第一级显热换热器、第二级潜热换热器和管道；第一级显热换热器和第二级潜热换热器采用立式串联设置；第一级显热换热器用于将原烟气的温度降低至水露点温度；第二级潜热换热器上还开设有冷却水出口与冷却水入口，用于将经过第一级潜热换热器的烟气降低至水露点以下的温度；管道上设置有凹部。由于在第一级显热换热器内原烟气降至水露点左右，原烟气中的水蒸气不冷凝或发生少量冷凝，因此，最大程度地降低了第一级显热换热器内出现积灰、堵塞、积垢、腐蚀等问题的风险。此外，本发明采用回收烟气余热和水冷的立式组合，节省了占地面积，避免了空冷带来的高能耗和高投资，降低了能耗，降低了灰尘堵塞的概率。

Description

一种烟气取水脱白装置

技术领域

本发明涉及烟气处理设备技术领域，尤其是涉及一种烟气取水脱白装置。

背景技术

为了消除工业烟气排放烟气出现的“白烟”污染，需要增设烟气脱白装置。目前，常用的烟气脱白装置一般需要设置冷凝和再热等一系列处理模块，对于很多改造项目而言，由于场地十分有限，无法提供足够的设备布置场地，因此，最大限度地减少烟气脱白装置的占地面积十分关键。现有的烟气脱白装置主要采用与湿法脱硫耦合的形式，或通过对湿法脱硫喷淋浆液冷却，或通过对湿法脱硫塔进行改进，在塔内或塔顶增设换热除湿再热模块，以实现在湿法脱硫塔内同时实现烟气脱白的功能，这种形式无法应用于采用其他烟气净化工艺的工业烟气脱白。另外一些采用气-气换热器的烟气脱白装置，其采用空气作为换热介质，将烟气冷却至水露点以下，换热量极大；采用板式换热器，需要大量的空气进行换热，鼓风机能耗较大；烟气发生冷凝时，烟气中携带的烟尘颗粒也同时被洗下来，易在换热表面发生积灰、堵塞问题，而板式换热器间隙较小，清洗难度较大。

因此，如何降低烟气取水脱白装置的能耗，降低灰尘堵塞概率，节省占地面积是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种烟气取水脱白装置，能够降低能耗，降低灰尘堵塞的概率，节省占地面积。

为了实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种烟气取水脱白装置，包括第一级显热换热器、第二级潜热换热器和管道；

所述第一级显热换热器和第二级潜热换热器均采用立式设置，且所述第一级显热换热器的第一烟气入口用于输入原烟气，所述第一级显热换热器的第一烟气出口与所述第二级潜热换热器的烟气入口导通连接，所述第二级潜热换热器的烟气出口与所述第一级显热换热器的第二烟气入口通过管道导通连接，所述第一级显热换热器的第二烟气出口用于排出经过处理后的烟气；

所述第一级显热换热器用于将所述原烟气的温度降低至水露点温度；

所述第二级潜热换热器上还开设有冷却水出口与冷却水入口，用于通入冷却水将经过所述第一级潜热换热器的烟气降低至水露点以下的温度；

所述管道上设置有能够盛放所述第二级潜热换热器冷凝出的冷凝液的凹部。

在一个具体实施方案中，所述第二级潜热换热器为预设个模块可拆卸拼装而成。

在另一个具体实施方案中，所述第二级潜热换热器为所述模块沿着纵向拼装而成。

在另一个具体实施方案中，所述管道包括第一竖直管、第二竖直管、倾斜管和水平管；

所述第一竖直管的入口与所述第二级潜热换热器的烟气出口导通连接，所述第一竖直管的出口与所述倾斜管的入口导通连接，所述倾斜管的出口与所述第二竖直管的入口导通，所述第二竖直管的出口与所述第一级显热换热器的第二烟气入口导通连接；

所述倾斜管与水平面呈预设角度倾斜设置，所述凹部为所述倾斜管与所述第一竖直管相交而成。

在另一个具体实施方案中，所述烟气取水脱白装置还包括除雾器；

所述除雾器安装在所述第二竖直管内。

在另一个具体实施方案中，所述烟气取水脱白装置还包括排水管；

所述排水管的入口与所述凹部的底端导通连接。

在另一个具体实施方案中，所述排水管上设置有开关阀。

在另一个具体实施方案中，所述第二级潜热换热器为金属翅片散热器、氟塑钢换热器或者氟塑料换热器。

在另一个具体实施方案中，所述金属翅片散热器的翅片采用不锈钢、铝合金或者ND钢制成。

在另一个具体实施方案中，所述除雾器为丝网除雾器、折流板式除雾器、屋脊式除雾器或者管束式除雾器；

和/或

所述预设角度大于或者等于5°，且小于或者等于10°；

和/或

所述第一级显热换热器为板式换热器；

和/或

所述第二级潜热换热器的换热管束垂直所述第二级潜热换热器内的烟气流向布置。

根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本发明范围内，是本发明具体实施方式的一部分。

不限于任何理论，从以上公开内容可以看出，本发明公开的烟气取水脱白装置，使用时，将待处理的原烟气通入第一级显热换热器内，在第一级显热换热器内原烟气与低温饱和湿烟气发生热交换，原烟气降至水露点左右，原烟气中的水蒸气在显热换热器内不冷凝或发生少量冷凝，最大程度地降低了第一级显热换热器内出现积灰、堵塞、积垢、腐蚀等问题的风险。降温后的原烟气进入紧连的下部的第二级潜热换热器内，第二级潜热换热器采用冷却水作为冷媒，第二级潜热换热器的换热管束垂直烟气流向布置，换热管束内走冷却水，换热管束外走烟气，冷却水流经换热管，与换热管外的烟气发生热交换，烟气温度进一步降低至水水露点以下，烟气中携带的水蒸气析出形成凝结水，冷凝水进入管道的凹部，而烟气顺着管道沿着第二烟气入口进入第一级显热换热器内，与原烟气进行换热，烟气温度升高，随后排出烟囱，实现烟气脱白效果。

本发明由于在第一级显热换热器内原烟气降至水露点左右，原烟气中的水蒸气在显热换热器内不冷凝或发生少量冷凝，因此，最大程度地降低了第一级显热换热器内出现积灰、堵塞、积垢、腐蚀等问题的风险。本发明采用回收烟气余热和水冷的立式组合，节省了占地面积，避免了空冷带来的高能耗和高投资，降低了能耗，降低了灰尘堵塞的概率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的烟气取水脱白装置的主视结构示意图；

图2为本发明提供的烟气取水脱白装置的左视结构示意图。

其中，图1-2中：

第一级显热换热器1、第二级潜热换热器2、管道3、凹部301、模块201、第一竖直管302、第二竖直管303、倾斜管304、水平管305、除雾器4、排水管5。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图1-2和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1和2所示，本发明公开了一种烟气取水脱白装置，其中，烟气取水脱白装置包括第一级显热换热器1、第二级潜热换热器2和管道3。

第一级显热换热器1和第二级潜热换热器2均采用立式设置，需要说明的是，立式设置是指第一级显热换热器1的烟气进气通道和第二级潜热换热器2的烟气进气通道竖直设置。

第一级显热换热器1和第二级潜热换热器2串联设置：第一级显热换热器1的第一烟气出口与第二级潜热换热器2的烟气入口导通连接。

第一级显热换热器1内设置有两个互不导通的通道，其中一个通道的两端分别为第一烟气入口和第一烟气出口，另一个通道的两端分别为第二烟气入口和第二烟气出口。第二级潜热换热器2内也设置有两个通道，一个通道的两端分别为烟气入口和烟气出口，另一个通道为换热管束组成的冷却水通道，两端分别为冷却水出口与冷却水入口。具体地，第二级潜热换热器2的换热管束垂直第二级潜热换热器2内的烟气流向布置。需要说明的是，也可以将第二级潜热换热器2的换热管束与第二级潜热换热器2内的烟气流向倾斜设置。

第一烟气入口用于输入原烟气，且第一级显热换热器1的第一烟气入口与第一级显热换热器1的第一烟气出口导通连接。具体地，原烟气为经烟气净化后的工业烟气(烟气相对湿度≤95％，温度50℃～150℃)。

第二级潜热换热器2的烟气出口与第一级显热换热器1的第二烟气入口通过管道3导通连接，第一级显热换热器1的第二烟气出口用于排出经过处理后的烟气。具体地，通道形状不限，可以为任意能够实现第二级潜热换热器2的烟气出口与第一级显热换热器1的第二烟气入口的形状。

第一级显热换热器1用于将原烟气的温度降低至水露点温度。具体地，使用时，可以控制第一级显热换热器1内的温度至能够将原烟气的温度降低到水露点左右的温度。使得烟气中水蒸气在第一级显热换热器1内不冷凝或发生少量冷凝，最大程度地降低第一级换热器出现积灰、堵塞、积垢、腐蚀等问题的风险。

第二级潜热换热器2上还开设有冷却水出口与冷却水入口，用于通入冷却水将经过第一级潜热换热器的烟气降低至水露点以下的温度，使得烟气中携带的水蒸气在第二级潜热换热器2内析出形成凝结水。由于冷却水比热大，通过调节换热水量或冷却水入口的水温，可调节第二级潜热换热器2的冷却水出口的烟气温度，进而改变排烟的含湿量，适应不同环境温度和环境湿度下的消白要求。

管道3上设置有能够盛放第二级潜热换热器2冷凝出的冷凝液的凹部301，以便于将第二级潜热换热器2冷凝出的冷凝液收集到凹部301。

具体地，凹部301的形状不限，可以是弧形、三角形等规则形状，也可以是不规则形状。

在一些实施例中，本发明公开了第一级显热换热器1为板式换热器，具体地，采用错流式气-气板式换热器。

进一步地，本发明公开了第二级潜热换热器2为金属翅片散热器、氟塑钢换热器或者氟塑料换热器。金属翅片散热器的翅片采用不锈钢、铝合金或者ND钢制成。

具体地，对于经过高效协同脱除多污染物的工业烟气净化装置后的烟气，烟气中腐蚀性气体浓度极低，此种情况下，采用金属翅片换热器，翅片采用304不锈钢、铝合金、ND钢或者316L不锈钢等材质；对于采用湿法脱硫等烟气净化装置后的烟气，烟气中仍含有一定浓度的SO₃、HF、HCl等酸性气体，此种情况下，采用金属翅片换热器，翅片和与烟气接触的基管采用强耐腐蚀性的2205不锈钢或者2507不锈钢等，也可采用耐腐蚀性更强的氟塑钢换热器、氟塑料换热器等。

在一些实施例中，本发明具体公开了第二级潜热换热器2为水冷管式换热器，通过预设个模块201可拆卸拼装而成。

在一些实施例中，本发明公开了第二级潜热换热器2为模块201沿着纵向拼装而成。即水冷管式换热器采用模块201化换热管束设计，还可通过在纵向方向增减换热管束的模块201数量，在不增加占地面积的前提下，满足不同应用环境的要求。

在一些实施例中，本发明具体公开了管道3包括第一竖直管302、第二竖直管303、倾斜管304和水平管305。第一竖直管302的入口与第二级潜热换热器2的烟气出口导通连接，第一竖直管302的出口与倾斜管304的入口导通连接，倾斜管304的出口与第二竖直管303的入口导通，第二竖直管303的出口与第一级显热换热器1的第二烟气入口导通连接，倾斜管304与水平面呈预设角度倾斜设置，凹部301为倾斜管304与第一竖直管302相交而成。

进一步地，本发明公开了预设角度大于或者等于5°，且小于或者等于10°，本发明的发明人在经过多次辛苦的试验下，得到预设角度在此范围内，收集凝结水的效果最好。

需要说明的是，管道3的结构不限于包括第一竖直管302、第二竖直管303、倾斜管304和水平管305的结构，也可以是倾斜管304和弧形管组成，或者其它规则或者不规则形状的管组成。

在一些实施例中，本发明公开了烟气取水脱白装置还包括除雾器4，除雾器4安装在第二竖直管303内，具体地，除雾器4靠近第二竖直管303的底端，用于进一步捕集回收烟气携带的液滴，回收的液滴在重力作用下从第二竖直管303流入倾斜管304的凹部301。

在一些实施例中，本发明公开了除雾器4为丝网除雾器4、折流板式除雾器4、屋脊式除雾器4或者管束式除雾器4等。需要说明的是，除雾器4也可以是其它高效除雾装置。

在一些实施例中，本发明公开了烟气取水脱白装置还包括排水管5，排水管5的入口与凹部301的底端导通连接，并在排水管5汇集后排出。具体地，排水管5设置在凹部301的最低位置处，便于将凹部301的凝结水排出。

为了便于控制排水管5排放凝结水，本发明公开了排水管5上设置有开关阀。

本发明公开的烟气取水脱白装置，使用时，将待处理的原烟气通入第一级显热换热器1内，在第一级显热换热器1内原烟气与低温饱和湿烟气发生热交换，原烟气降至水露点左右，原烟气中的水蒸气在第一级显热换热器1内不冷凝或发生少量冷凝，最大程度地降低了第一级显热换热器1内出现积灰、堵塞、积垢、腐蚀等问题的风险。降温后的原烟气进入紧连的下部的第二级潜热换热器2内，第二级潜热换热器2采用冷却水作为冷媒，第二级潜热换热器2的换热管束垂直烟气流向布置，换热管束内走冷却水，换热管束外走烟气，冷却水流经换热管，与换热管外的烟气发生热交换，烟气温度进一步降低至水露点以下，烟气中携带的水蒸气析出形成凝结水，冷凝水进入管道3的凹部301，而烟气顺着管道3经过除雾器4进一步捕集回收烟气携带的液滴，回收的液滴在重力作用下从第二竖直管道3流入倾斜管304的凹部301汇集，并通过排水管5排出，烟气沿着第二烟气入口进入第一级显热换热器1内，与原烟气进行换热，烟气温度升高，随后排出烟囱，实现烟气脱白效果。

本发明由于在第一级显热换热器1内原烟气降至水露点左右，原烟气中的水蒸气在显热换热器内不冷凝或发生少量冷凝，因此，最大程度地降低了第一级显热换热器1内出现积灰、堵塞、积垢、腐蚀等问题的风险。本发明采用回收烟气余热和水冷的立式组合，节省了占地面积，避免了空冷带来的高能耗和高投资，降低了能耗，降低了灰尘堵塞的概率。

某化工园区工业烟气脱白使用本发明公开的烟气取水脱白装置，烟气量为50000m³/h，原烟气相对湿度90％，原烟气温度55℃。原烟气中SO₂浓度≤35mg/Nm³，NOx浓度≤50mg/Nm³，烟尘浓度≤5mg/Nm³。

采用本发明的烟气取水脱白装置，第一级显热换热器1为气-气板式换热器，换热元件采用316L材质，第二级潜热换热器2采用翅片式换热器，翅片和基管均采用316L材质，整体占地面积约为17m²，比常规脱白装置节省近40％的占地。表1为烟气取水脱白装置主要参数。

表1

经烟气取水脱白装置处理后，烟气温度降低10℃，但相对湿度从90％降低至29％，每小时可回收水蒸气约3.8吨，极大降低了冬季低温或高温环境下冒白烟的风险，处理前后各烟气的主要参数如下表2所示。

表2

在本发明中的“第一”、“第二”等均为描述上进行区别，没有其他的特殊含义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造性特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种烟气取水脱白装置，其特征在于，包括第一级显热换热器、第二级潜热换热器和管道；

所述第一级显热换热器和第二级潜热换热器均采用立式设置，且所述第一级显热换热器的第一烟气入口用于输入原烟气，所述第一级显热换热器的第一烟气出口与所述第二级潜热换热器的烟气入口导通连接，所述第二级潜热换热器的烟气出口与所述第一级显热换热器的第二烟气入口通过管道导通连接，所述第一级显热换热器的第二烟气出口用于排出经过处理后的烟气；

所述第一级显热换热器用于将所述原烟气的温度降低至水露点温度；

所述第二级潜热换热器上还开设有冷却水出口与冷却水入口，用于通入冷却水将经过所述第一级潜热换热器的烟气降低至水露点以下的温度；

所述管道上设置有能够盛放所述第二级潜热换热器冷凝出的冷凝液的凹部。

2.根据权利要求1所述的烟气取水脱白装置，其特征在于，所述第二级潜热换热器为预设个模块可拆卸拼装而成。

3.根据权利要求2所述的烟气取水脱白装置，其特征在于，所述第二级潜热换热器为所述模块沿着纵向拼装而成。

4.根据权利要求1所述的烟气取水脱白装置，其特征在于，所述管道包括第一竖直管、第二竖直管、倾斜管和水平管；

所述第一竖直管的入口与所述第二级潜热换热器的烟气出口导通连接，所述第一竖直管的出口与所述倾斜管的入口导通连接，所述倾斜管的出口与所述第二竖直管的入口导通，所述第二竖直管的出口与所述第一级显热换热器的第二烟气入口导通连接；

所述倾斜管与水平面呈预设角度倾斜设置，所述凹部为所述倾斜管与所述第一竖直管相交而成。

5.根据权利要求4所述的烟气取水脱白装置，其特征在于，还包括除雾器；

所述除雾器安装在所述第二竖直管内。

6.根据权利要求1所述的烟气取水脱白装置，其特征在于，还包括排水管；

所述排水管的入口与所述凹部的底端导通连接。

7.根据权利要求6所述的烟气取水脱白装置，其特征在于，所述排水管上设置有开关阀。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的烟气取水脱白装置，其特征在于，所述第二级潜热换热器为金属翅片散热器、氟塑钢换热器或者氟塑料换热器。

9.根据权利要求8所述的烟气取水脱白装置，其特征在于，所述金属翅片散热器的翅片采用不锈钢、铝合金或者ND钢制成。

10.根据权利要求5所述的烟气取水脱白装置，其特征在于，所述除雾器为丝网除雾器、折流板式除雾器、屋脊式除雾器或者管束式除雾器；

和/或

所述预设角度大于或者等于5°，且小于或者等于10°；

和/或

所述第一级显热换热器为板式换热器；

和/或

所述第二级潜热换热器的换热管束垂直所述第二级潜热换热器内的烟气流向布置。

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